8º SEMINÁRIO CIENTÍFICO
2º CICLO DE ESTUDOS EM QUÍMICA 2014/2015
Resumos das Comunicações
Departamento de Química e Bioquímica
08 de abril de 2015
Nota Introdutória
O Segundo Ciclo de Estudos em Química da Faculdade de Ciências da
Universidade do Porto (regime de Bolonha) confere o grau de MESTRE EM
QUÍMICA (registo número R/B-AD-264/2007, pela Direção-Geral do Ensino
Superior), de acordo com o regulamento publicado em DR, 2ª série, nº111, de 11 de
junho de 2007 (Deliberação nº 1042/2007).
O novo regulamento do Segundo Ciclo de Estudos em Química, da Faculdade de
Ciências da Universidade do Porto, aprovado em 27 de outubro de 2010, e aplicado a
partir do Curso iniciado em 2010/2011, visa desenvolver e complementar o regime
jurídico instituído pelo Decreto-Lei nº 74/2006, de 24 de março, alterado pelos
Decretos – Lei nº 107/2008, de 25 de junho, e 230/2009, de 14 de setembro, e demais
legislação aplicável, no que diz respeito aos segundos ciclos, bem como o Regulamento
geral dos segundos ciclos de estudos da Universidade do Porto (aprovado pelo
Despacho Reitoral GR.05/11/2009, de 24 de novembro de 2009).
No presente ano letivo, vigora o plano de estudos contendo uma Alteração da
Estrutura Curricular do Mestrado em Química (Despacho nº 5396/2013, publicado no
Diário da República, 2.ª série — N.º 78 — 22 de abril de 2013).
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O Segundo Ciclo de Estudos em Química tem como objetivos específicos
proporcionar:
O aprofundamento de capacidades e competências, gerais e específicas, sustentado
nos conhecimentos obtidos ao nível do 1º Ciclo e o seu alargamento a vários
assuntos de ponta relacionados com a área de Química, através de uma
aprendizagem inserida em contexto de investigação;
Desenvolvimento de competências em contexto de investigação ou de realidade
empresarial, podendo, no segundo ano, o estudante realizar um projeto num dos
laboratórios de investigação da Faculdade, ou num laboratório de uma das várias
empresas da região Norte com as quais se estabeleçam protocolos de colaboração.
Um ciclo de formação universitária avançada que habilite para o ingresso no
mercado de trabalho, em especial para atividades de investigação ligadas a indústrias
ou laboratórios da área de Química, ou de ciências afins, em empresas nacionais ou
europeias;
Competência para o ingresso em cursos de 3º ciclo de estudos (Doutoramento) nas
áreas de Química ou de ciências afins.
Em 2014/2015, o Segundo Ciclo de Química está a funcionar com 68 estudantes
inscritos, nos dois anos do curso. No 2º ano, há 30 estudantes inscritos, 13 dos quais a
trabalhar no tema de Dissertação (um estudante está a realizar o seu trabalho no
Department of Chemistry, Univ. of Oslo (Noruega) e outro estudante no Departamento
de Química Orgánica, Faculdade de Química da Universidade de Santiago de
Compostela, ao abrigo do Programa ERASMUS+). Catorze Estudantes estão a realizar
Estágio em Contexto Empresarial. Três estudantes da Universidade de Valência estão a
desenvolver, no DQB, trabalho para a sua Dissertação.
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
A Comissão Científica do 2º Ciclo de Estudos em Química, à semelhança do
que aconteceu nas sete edições anteriores deste Curso, procura proporcionar aos
estudantes finalistas a oportunidade de apresentarem publicamente os trabalhos em
curso num Seminário Científico. Pretende-se também obter uma informação
intermédia sobre o desempenho neste Mestrado, em termos do cumprimento das
metas científicas implícitas nas propostas dos temas, dinamizando a participação dos
mestrandos num encontro informal, mas importante em termos dos objetivos que lhe
estão inerentes. Este encontro proporcionará uma maior interação entre os
mestrandos que desenvolvem trabalhos de diferentes perfis, potenciando em cada um
o sentimento de “membro de um Grupo dinâmico” que contribui ativamente para o
bom desempenho científico do Departamento de Química e Bioquímica. A
interdisciplinaridade e diversidade dos temas apresentados deverão constituir um
ponto forte no contributo deste Curso para o desenvolvimento de projetos científicos
integrados no Departamento de Química e Bioquímica.
Como habitualmente, os mestrandos de Química responderam ao desafio
lançado de forma muito positiva, fazendo-nos chegar 27 Resumos. Este número
significativo de trabalhos e o período curto para serem apresentados impõem um
limite de 8 minutos para a apresentação oral, de cada um dos participantes neste
Seminário. Contudo, o pragmatismo dos objetivos, a par de uma aposta no poder de
síntese individual, bem como a atitude colaborante de todos serão a garantia para
alcançar os objetivos previstos.
A Comissão Científica do 2º Ciclo de Estudos em Química agradece o
empenho e colaboração dos Estudantes que participam neste Seminário, em 08 de
abril de 2015. O nosso reconhecimento estende-se, também, aos Orientadores e coOrientadores das Dissertações e Estágios, bem como às Empresas/Centros de
Investigação que receberam os nossos Estudantes, cuja disponibilidade e apoio foram
determinantes na concretização desta iniciativa.
As palavras usadas na abertura dos Livros de Resumos das edições anteriores
são repetidas, mais uma vez, nesta edição do Seminário do Mestrado em Química: é
muito gratificante para a Comissão Científica do 2º Ciclo de Estudos em Química
(Mestrado em Química) ser correspondida nestas iniciativas, pois tal decorre da
vitalidade do Curso e, indiretamente, do sucesso que docentes e estudantes
pretendem atingir.
Maria das Dores M. C. Ribeiro da Silva
Maria Clara R. M. Pires Basto
Alexandre Lopes Magalhães
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
Anfiteatro A2
PROGRAMA DO 8º SEMINÁRIO CIENTÍFICO
2º CICLO DE ESTUDOS EM QUÍMICA 2014/2015
Horário
Sala
Actividade
13h 30m - 13h 50m
13h 50m - 14h
A2
A2
Entrega de documentação
Abertura da sessão
14h - 15h
A2
Apresentações orais
C1 – C5, C19
15h - 16h
A2
Apresentações orais
C6, C7, C9 – C12
16h - 16h 30m
Exposições
Intervalo para café
16h 30m -17h 30 m
A2
17h 30m -18h 50 m
A2
Apresentações orais
C8, C13 – C18
Apresentações orais
C20 – C27
Autor
Comissão Científica 2º Ciclo
Comissão Científica 2º Ciclo
C3 Ana Rita Veloso
C19 Joana Noronha
C1 Mafalda Flores
C2 Viviana Pereira
C4 Ana Rita Manso
C5 Virgílio Machado
C6 Vanessa Montês
C7 Ricardo Taveira
C9 Bárbara Abreu
C10 Inês Vaz
C11 Ana Oliveira
C12 Teresa Oliveira
Todos os Participantes
C8 Andreia Martins
C13 Inês Santos
C14 Bárbara Claro
C15 Ana Santos
C16 Eva Correia
C17 Jessica Rocha
C18 Isabel Tavares
C20 Pedro Pereira
C21 Sónia Silva
C22 Marta Costa
C23 Ricardo Reis
C24 Ricardo Carvalho
C25 Mariana Rocha
C26 Sílvia Vinhas
C27 Tânia Ribeiro
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Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
LISTA DE PARTICIPANTES
Abreu, Bárbara
C9
Noronha, Joana
C19
Almeida, Paulo
C11
Nyström, Bo
C14
Basto, M. Clara
C23
Oliveira, Ana
C11
Borges, Enrique
C26
Oliveira, André
C8
Carvalho, Ricardo
C24
Oliveira, Teresa
C12
Castro, Baltazar
C5
Peixoto, Andreia
C21
Claro, Bárbara
C14
Pereira, Carlos
C4
Correia, Eva
C16
Pereira, Clara
C22
Costa, Marta
C22
Pereira, Pedro
C20
Ferraz, Ricardo
C19
Pereira, Viviana
C2
Ferreira, Ana
C10
Reis, Ricardo
C23
Flores, Mafalda
C1
Ribeiro, Tânia
C27
Fonseca, Joana
C6
Rocha, Jessica
C17
Freire, Cristina
Gomes, Alexandre
C16, C20, C21, C22 Rocha, Mariana
Rodrigues, José
C1
Gomes, Carlos
C8
Ruivo, João
Gomes, João
C4
Santos, Alice
Gomes, Paula
C3, C19
Santos, Ana Catarina
Gonçalves, Jorge
C1, C13
Santos, Inês
C25
C24
C2
C11, C23
C15
C13
Gonçalves, José
C6
Santos, Luís Belchior
Lima, Carlos
C7
Silva, Carla
Machado, Virgílio
C5
Silva, Joaquim
27
Silva, Luís
C5
Silva, Sónia
C21
Sottomayor, M. João
C6
Magalhães, Alexandre
Manso, Ana Rita
Marques, Eduardo
C18, C25
C4
C9, C14, C17
C7, C10
C16, C20
Marques, Juliana
C25
Tavares, Isabel
C18
Martins, Andreia
C8
Taveira, Ricardo
C7
Miravall, Elvira
C13
Vale, Nuno
C3
Montês, Vanessa
C6
Vaz, Inês
C10
Moreira, Joana
C24
Veloso, Ana Rita
C3
Moura, Bruna
C9
Veludo, Etelvina
C15
Moura, Cosme
C2, C12, C15
Vinhas, Sílvia
C26
Mouriño, Antonio
C26
C1
“ONE FITS ALL”: A SOLUÇÃO DE IMPREGNAÇÃO ÚNICA
PARA A C-ITA
Mafalda Flores1,2, Alexandre Gomes2, Jorge Gonçalves1
1
Departmento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Continental-Indústria Têxtil do Ave (C-ITA)
A Continental-Indústria Têxtil do Ave (C-ITA) pertence à Continental, um dos 5
maiores fabricantes da indústria de pneus. A C-ITA é reconhecida pelos seus elevados padrões
de qualidade e prima por acompanhar os desenvolvimentos tecnológicos nesta área.
O pneu evoluiu de um pedaço de borracha para um objeto de consumo de elevada
tecnologia e qualidade, assegurando a segurança dos passageiros, as exigências e espectativas
do mercado bem como a sustentabilidade ambiental.
Os materiais de reforço (têxteis e metálicos) presentes no pneu têm um papel fulcral na
sua estabilidade estrutural, desempenho, segurança e, consequentemente, na qualidade do
produto. Contudo, para que os materiais de reforço têxtil preencham os requisitos de segurança
e qualidade é necessária uma impregnação. As fibras de reforço por si só não aderem à
borracha, sendo necessário um tratamento de modo a que adquiram as propriedades desejadas,
dependendo da função e da sua localização no pneu.
O principal objetivo deste trabalho é estudar a possibilidade de redução do número de
soluções de impregnação (dips) utilizadas na produção e a influência de diferentes métodos de
cura da borracha na adesão e na estabilidade dimensional das fibras.
Com vista à redução de custos, aumento de produtividade e redução de desperdícios, foi
realizado um estudo no qual 4 fibras (Aramida, Nylon, Poliéster e Raião) foram testadas cada
uma com 4 dips, de modo a verificar se seria possível utilizar apenas um único dip para a
impregnação de todas as fibras.
No decorrer deste estudo, foi também testada a influência de promotores de adesão e
espessantes nas formulações, averiguando a possibilidade de os retirar das formulações
utilizadas pela C-ITA.
Uma vez que a produção não pode ser interrompida, foi utilizada uma máquina
protótipo de impregnação laboratorial, simulando a impregnação das fibras sem afetar o
funcionamento da fábrica. Sempre que necessário foram realizados, após este processo, testes de
encolhimento, rigidez e rutura.
No decorrer deste trabalho e com os estudos realizados, parece ser possível a redução do
número de dips, evitando assim desperdícios e problemas de armazenamento. Consegue-se
ainda um aumento de produtividade por se evitar paragens entre troca de materiais que utilizem
dips distintos.
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Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C2
DESENVOLVIMENTO E VALIDAÇÃO DE UM MÉTODO DE
DETERMINAÇÃO DE ESTEROIDES ENDÓGENOS E DE ETANOL
EM URINA POR GC-MS
Viviana Pereira1,2, João Ruivo2, Cosme Moura1
1
Departmento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Autoridade Antidopagem de Portugal - Laboratório de Análise de Dopagem
O presente trabalho insere-se no âmbito da unidade curricular de Estágio do curso de Mestrado
em Química da FCUP e está a ser realizado em ambiente empresarial no Laboratório de Análise
de Dopagem da Autoridade Antidopagem de Portugal, com sede em Lisboa.
O projecto enquadra-se na área da química analítica e o seu objetivo principal consiste no
desenvolvimento e consequente validação de um novo método de quantificação dos esteroides
androgénicos anabólicos endógenos, nomeadamente a androsterona, a etiocolanolona, o
5αandrostanodiol, o 5βandrostanodiol, a epitestosterona e a testosterona, em urina por GC-MS.
Este novo método surge em consequência das recomendações feitas pela WADA (do inglês
World Antidoping Agency), entidade que acredita o laboratório para a análise de amostras no
âmbito da dopagem a nível internacional, no seu documento TD2014EAAS [1].
O desenvolvimento do método consistiu na criação e otimização de um programa de
temperatura da separação cromatográfica, testado com uma solução contendo todos os
compostos a quantificar. Os critérios tidos em conta na otimização foram a resolução dos picos
cromatográficos e o tempo total da separação cromatográfica.
Uma vez construído e otimizado o método, deu-se início aos diferentes passos conducentes à
validação do novo método analítico[2]. Até à data já foram obtidos, para os 6 endógenos em
questão, resultados experimentais com vista à avaliação dos seguintes parâmetros de mérito: (i)
especificidade/seletividade, (ii) capacidade de identificação, (iii) recuperação da fase de
extração, (iv) arrastamento, (v) gama de trabalho, (vi) linearidade, (vii) limites de deteção e
quantificação. Por concluir estão ainda os ensaios de robustez, precisão e exatidão. Também
será construída uma carta de controlo para os seis endógenos em estudo, a que se seguirá a fase
de redação dos documentos técnicos internos no âmbito da qualidade, nomeadamente o relatório
de validação, o relatório de cálculo de incertezas e o procedimento técnico de análise.
Caso haja tempo e se disponha dos padrões necessários, proceder-se-á ao desenvolvimento de
um método de quantificação de etanol em urina por GC-MS.
Referências:
[1] Grupo de Peritos de Laboratório da WADA, Documento Técnico da WADA para a análise
de Esteroides Anabolisantes Androgénicos Endógenos TD2014EAAS, 17-05-2014, 2014, pág. 19.
[2] Ramos, S., Aguilera, R. Procedimento Geral – Seleção e validação de métodos de ensaio,
Lisboa, 20-11-2013, pág. 7
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Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C3
ESTUDO DA SÍNTESE DE PÉPTIDOS INIBIDORES DA
TROMBINA DA MOSCA TSÉ-TSÉ
Ana Rita Veloso, Nuno Vale, Paula Gomes
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
A mosca tsé-tsé é um importante vetor da tripanossomíase africana (ou doença do sono), que é
causada pelo parasita protozoário Trypanosoma brucei. Estes parasitas são injectados pela
mosca tsé-tsé na pele do hospedeiro humano, no decurso da refeição sanguínea do inseto [1]. A
saliva da mosca tsé-tsé contém um potente inibidor da coagulação sanguínea em mamíferos, o
péptido TTI (tse-tse thrombin inhibitor), que, por isso, apresenta um grande potencial
terapêutico, quer contra doença do sono, quer como anticoagulante para desordens
cardiovasculares [2,3].
A presente dissertação tem como objetivo principal a síntese e caracterização de três variantes
da sequência de 32 aminoácidos que corresponde ao TTI, através da substituição de um ou
vários dos seus resíduos de tirosina pelos seus análogos O-sulfatados. A metodologia de síntese
usada até ao momento foi a Síntese Peptídica em Fase Sólida (SPPS, Esquema 1) utilizando-se
o grupo neopentilo para proteger a cadeia lateral das tirosinas sulfatadas [4], o que impede a
aplicação de procedimentos habituais em síntese peptídica, nomeadamente, a utilização de
condições acídicas nas etapas de purificação.
Esquema 1.
Até ao momento, já foram otimizadas as condições de síntese, purificação e análise do péptido
TTI e de duas variantes mono-sulfatadas. A aplicação da mesma metodologia para a síntese da
variante di-sulfatada não teve sucesso, pelo que estão agora a ser estudadas novas estratégias de
síntese, tendo por base o diclorovinilo como grupo protetor lateral dos resíduos sulfatados. Os
péptidos finais serão avaliados pela sua capacidade de inibição da trombina.
Referências:
[1] Cappelo, M., Bergum P. W., Vlasuk G. P., Furmidge B. A., Pritchard D. I., Aksoy, S. The
American Society of Tropical Medicine and Hygiene, 54 (5), 475-480 (1996)
[2] Cappelo, M., Li, S., Chen, X., Li, C. B., Harrison, L., Narashimhan, S., Beard, C. B., Aksoy,
S. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 95, 14290-14295 (1998)
[3] Moore, L. K., The Journal of Biological Chemistry, 278, 24243-24246 (2003)
[4] Simpons, L. S., The development and application of methodologies for the study of sulfate
monoesters in biological systems, Thesis submitted for the degree Doctor of Philosophy in the
Department of Chemistry Indiana University (2007)
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C4
PROCESSAMENTO E CARATERIZAÇÃO DE SENSORES DE pH
COM BASE EM FILMES FINOS
Ana Rita Manso 1,2, João Gomes2, Carlos Pereira1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos Funcionais e Inteligentes (CeNTI)
O trabalho desenvolvido incide no design, processamento e caraterização de sensores de pH
flexíveis e de dimensões reduzidas baseados em filmes finos.
Na sua forma mais básica um sistema de medição de pH é composto por dois elétrodos, o de
referência e o indicador, estabelecendo-se entre estes uma diferença de potencial relacionável
com o pH.
Os primeiros desenvolvimentos incidiram na preparação de um elétrodo de referência de prata e
cloreto de prata (Ag/AgCl) por dois métodos distintos. O primeiro método envolveu a
impressão de um filme de prata por serigrafia e posterior modificação do mesmo [1, 2] tendo o
segundo método utilizado sido a impressão direta de um filme de Ag/AgCl utilizando uma tinta
comercial. A estabilidade e reprodutibilidade do elétrodo de referência desenvolvido foram
avaliadas por medição da diferença de potencial entre o elétrodo preparado e um elétrodo de
referência comercial, usando um sistema de três elétrodos em diferentes soluções de KCl. Na
análise dos resultados é possível obter diferenças de potencial extremamente baixas, na ordem
dos milivolts, o que demonstra uma grande similaridade entre o filme impresso e o elétrodo
comercial. Verificou-se, no entanto, que concentrações de KCl superiores a 2M provocam a
degradação dos elétrodos cuja tinta de prata foi modificada, mas não do elétrodo de referência
desenvolvido usando a tinta comercial.
Como elétrodo indicador está a ser estudada a utilização de dois óxidos metálicos, o óxido de
rutênio (RuO2) e o óxido de estanho dopado com flúor (FTO), sendo que ambos apresentam
caraterísticas adequadas para serem empregues como elétrodo indicador em sensores de pH,
nomeadamente elevada estabilidade térmica e química, resistência à corrosão, resistência
mecânica e elevada sensibilidade.
A deposição dos filmes foi realizada por dois métodos distintos, spray pyrolysis [3] e spray
coating, tendo sido utilizados como equipamentos de deposição um atomizador de partículas
por ultra-sons e um aerógrafo. O método de spray pyrolysis levou a uma deposição mais
uniforme dos filmes.
Do conjunto de filmes criados foi selecionado o que apresentou uma resistência superficial mais
reduzida, aproximadamente 0,406 KΩ, tendo sido avaliada a sua utilização como elétrodo
indicador medindo-se a diferença de potencial entre este e um elétrodo de referência comercial,
em soluções com diferentes pHs, tendo sido verificado um comportamento próximo do
Nernstiano [3] (58,5 mV/pH a 25ºC) na faixa de pH 2-10. Foi analisada a superfície dos
elétrodos desenvolvidos por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) tendo sido observada
uma superfície não uniforme para o elétrodo indicador. Foi feita a análise elementar dos
mesmos por microanálise de Raios X (EDS), tendo sido detetados os elementos esperados,
como prata, cloro, ruténio e flúor.
Referências:
[1] Safari, S., et al., Electrochemical growth of high-aspect ratio nanostructured silver chloride
on silver and its application to miniaturized reference electrodes. Nanotechnology, 2011.
22(31): p. 315601.
[2] Polk, B.J., et al., Ag/AgCl microelectrodes with improved stability for microfluidics. Sensors
and Actuators B: Chemical, 2006. 114(1): p. 239-247.
[3] Sardarinejad, A., D.K. Maurya, and K. Alameh, The effects of sensing electrode thickness on
ruthenium oxide thin-film pH sensor. Sensors and Actuators a-Physical, 2014. 214: p. 15-19.
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C5
MATERIAIS COMPÓSITOS FUNCIONAIS BASEADOS EM
REDES METALO-ORGÂNICO
Virgílio Machado, Baltazar de Castro e Luís Silva
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Redes metalo-orgânicas porosas (MOFs), também conhecidos como polímeros de
coordenação porosos, são materiais cristalinos constituídos por um centro metálico interligado
por vários ligandos orgânicos, dando origem a estruturas uni- (1D), bi- (2D) ou tri-dimensionais
(3D). [1] A diversidade estrutural dos MOFs leva a que estes tenham uma longa e variada
aplicabilidade em diferentes áreas desde o armazenamento de gases, sensores e catálise. [2].
O trabalho realizado e aqui descrito envolve a síntese e posterior aplicação catalítica de
potenciais catalisadores baseados em MOFs. Foram escolhidos os MOFs do tipo UiO-66 e NH2UiO-66 devido à sua elevada área superficial e pela sua notável estabilidade química, tendo sido
preparados por procedimentos anteriormente reportados [3-4].
A caracterização obtida dos MOFs foi realizada através de várias técnicas
(espectroscopia FT-IR, difração raios-X de pós e microespectroscopia eletrónica de varrimento
com energia dispersiva de raios-X) e indica que os materiais foram preparados com sucesso.
Estes materiais UiO-66 e NH2-UiO-66 foram avaliados como catalisadores heterogéneos em
reações de oxidação de dibenzotiofeno (DBT) usando um oxidante verde.
Figura 1 – Representação do UiO-66
Referências:
[1] Zhou H., Kitagawa S., Chemical Society Reviews,43, 5415-5418, (2014)
[2] Ferey G., Chemical Society Reviews, 37, 191-214, (2008)
[3] Cavka J. H., Jakobsen S., Olsbye U., Guillou N., Lamberti C., Bordiga S., Lillerud K. P., J.
American Chemical Society, 130, 13850-13851, (2008)
[4] Kandiah M., Nilsen M. H., Usseglio S., Jakobsen S., Olsbye U., Tilset M., Larabi C.,
Quadrelli E. A., Bonino F., Lillerud K. P., Chemistry of Materials, 22, 6631-6640, (2010)
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C6
DESENVOLVIMENTO E OTIMIZAÇÃO DE BIOSSENSORES
ELETROQUÍMICOS IMPRESSOS PARA TESTES MICROBIANOS
Vanessa Montês1,2, Joana Fonseca2, José Gonçalves2, M. João Sottomayor1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto.
2
Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes (CeNTI).
Um biossensor é um dispositivo de deteção química que tem na sua constituição um elemento
de reconhecimento biológico (ex: uma enzima ou um anticorpo), que é o responsável pela
biosseletividade, acoplado a um transdutor, que permite a transformação do sinal obtido no sinal
de interesse, de forma a ser possível a deteção quantitativa de um determinado analito
bioquímico [1, 2]. Uma das classes de biossensores mais utilizadas é a dos sensores
eletroquímicos [3].
Atualmente existem diversas técnicas para a deteção de micro-organismos que se dividem em
dois grandes grupos, as técnicas convencionais e as técnicas de resposta rápida. As técnicas
convencionais são tradicionalmente mais demoradas, o que pode ser um problema em diversos
casos [4, 5]. Por esse motivo, criaram-se técnicas de análise mais rápidas, mas mesmo algumas
dessas técnicas necessitam que as culturas tenham um tempo de inoculação adequado para
estarem completamente desenvolvidas.
Neste contexto, o principal objetivo do trabalho apresentado é o desenvolvimento de um
biossensor eletroquímico impresso, de baixo custo, que permita detetar pequenas quantidades de
micro-organismos, de forma rápida e eficiente. Como um exemplo de micro-organismo de
estudo, utilizou-se a levedura de padeiro, Saccharomyces cerevisiae, que tem uma ampla
utilização industrial, nomeadamente, na panificação, na fermentação de bebidas alcoólicas e na
produção de etanol para biocombustíveis.
No presente trabalho pretende-se imobilizar, no elétrodo de trabalho do sensor, a álcool oxidase,
uma enzima que catalisa a reação de álcoois primários com oxigénio, sendo um dos produtos
H2O2 (uma espécie química de elevado potencial de oxidação), para detetar o etanol produzido
pela levedura, e deste modo detetar a presença da própria levedura [6].
Os sensores estudados foram impressos usando a técnica de screen printing. Após a impressão,
foram realizados estudos de caracterização eletroquímica e elétrica do elétrodo de trabalho,
nomeadamente, foi estudado o processo de oxidação-redução de uma sonda eletroquímica
(K3[Fe(CN)6]) à superfície do elétrodo e foi determinada a resistência de folha. Adicionalmente
foi também determinada a espessura e a rugosidade dos elétrodos por perfilometria.
Após a caracterização do elétrodo de trabalho, procedeu-se à sua modificação com ftalocianina
de cobalto (CoPC), um mediador de eletrões que permite a deteção do sinal eletroquímico de
H2O2.
Referências:
[1] N. J. Ronkainen, H. B. Halsall, W. R. Heineman, Chem. Soc. Rev., 39, 1747 (2010).
[2] J. Wang, J. Pharm. Biomed. Anal., 9, 47 (1999).
[3] S. P. Mohanty, E. Kougianos, IEEE Potentials, 25, 35 (2006).
[4] B. Lam, Z. Fang, E. H. Sargent, S. O. Kelley, Anal. Chem., 84, 21, (2012).
[5] J. D. Besant, J. Das, E. H. Sargent, S. O. Kelley, ACS Nano, 7, 8183 (2013).
[6] M. Boujtita, J. P. Hart, R. Pittson, Biosens. Bioelectron., 15, 257 (2000).
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C7
LÍQUIDOS IÓNICOS EM MATERIAIS SEMICONDUTORES
ORGÂNICOS
Ricardo Taveira, Carlos Lima, Luís Santos
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Os derivados do tris(8-hidroxiquinolinato)Al(III), apresentam-se como os materiais mais
utilizados no fabrico de dispositivos semicondutores orgânicos (OSCs), nomeadamente como
constituintes das camadas electroluminescente e/ou transportadora de electrões. Dependendo da
identidade do metal e dos substituintes presentes nos ligandos de 8-hidroxiquinolina estes
compostos podem apresentar conformação meridional (mer) ou facial (fac). Um dos objectivos
deste trabalho é o estudo das alterações das propriedades térmicas, físicas e estruturais que
vários metais e diferentes substituintes podem originar nos compostos referidos. Assim, neste
trabalho foram sintetizados e purificados vários complexos metálicos derivados do tris(8hidroxiquinolinato)Al(III), M = Al, Ga, In. As propriedades térmicas e estruturais destes
compostos foram estudadas utilizando técnicas como espectroscopia FTIR e UV-Vis, RMN e
calorimetria diferencial de varrimento (DSC).
Numa fase posterior deste trabalho pretende-se também produzir, utilizando diferentes sistemas
de deposição (Spin-coating e deposição em vácuo), filmes finos destes materiais e seus
compósitos com líquidos iónicos e proceder ao estudo de desempenho elétrico com base em
medições de ciclo voltamétricos (IV). A caracterização e desempenho elétrico destes materiais
será realizada num instrumento cuja construção já foi iniciada no decorrer deste projeto, estando
em curso o desenvolvimento de software para controlo e monitorização dos resultados.
Referências:
[1] B.C. Ling, C.P. Cheng, Z.Q. You, C.P. Hsu, J. Am. Chem. Soc, 127, 2005, 66−67.
[2] J.C.S. Costa, C.F.R.A.C Lima, L.M.N.B.F Santos, J. Phys. Chem.C, 118, 2014, 2176221769
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C8
CONTROLO DA QUALIDADE: AUDITORIAS TÉCNICAS A
MÉTODOS DE ENSAIO ACREDITADOS
Andreia Martins 1,2, André Oliveira2, Carlos Gomes1
1
Departmento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto.
2
Silliker Portugal, S.A.
O presente trabalho foi elaborado no laboratório de química da Silliker Portugal. A
Silliker uma empresa independente de prestação de serviços para o setor agroalimentar [1], numa
altura em que a qualidade e a segurança alimentar se tornam cada vez mais importantes. É uma
empresa acreditada (certificado de acreditação nº. L0087) pelo Instituto Português de
acreditação (IPAC) e por isso cumpre os critérios de acreditação para laboratórios de ensaio
segundo o referencial normativo NP EN ISO/IEC 17025 [1].
O objetivo deste estágio é a realização de auditorias técnicas a métodos de ensaio
acreditados. Atualmente a Silliker Portugal S.A. tem cerca de 160 ensaios acreditados [1].
Segundo o referencial normativo NP EN ISO/IEC 17025 as auditorias internas, que
fazem parte dos requisitos de gestão, devem ser realizadas periodicamente como forma de
verificação das atividades realizadas e se estas continuam a satisfazer os requisitos do sistema
de gestão e do próprio referencial normativo, tendo em vista a melhoria contínua [2]. Uma
auditoria técnica é uma auditoria interna direcionada para o método de análise onde, além se de
verificar se o procedimento é seguido pela analista, são verificados aspetos como a
rastreabilidade, as participações em ensaios interlaboratoriais (ECI) ou a utilização de daily
process control samples (DPCS – amostras diárias de controlo do processo). A realização de
qualquer medição analítica tem como objetivo a obtenção de dados fiáveis e precisos [3].
Até ao momento foram realizadas onze auditorias técnicas a métodos internos da
Silliker. Foram detetadas pequenas falhas, tanto ao nível da execução da técnica como ao nível
dos registos de controlo da qualidade nos métodos auditados, sem impacto na qualidade final
dos resultados gerados. Verificou-se, por exemplo, que a determinação do pH estava a ser
realizada em amostras que depois de preparadas sofreram um processo de congelação. No caso
da determinação da matéria gorda total constatou-se que não eram cumpridos na totalidade os
tempos e/ou as temperaturas da hidrólise ácida e que a neutralização não estava a ser
corretamente verificada, uma vez que apenas era utilizada metade da quantidade de H2O
necessária para realizar uma correta neutralização. Foi ainda verificado, no caso da
determinação das aflatoxinas B1, B2, G1 e G2, que não havia controlo do fluxo do filtrado
através da coluna de imunoafinidade, para que este tivesse um caudal de 1 a 2 ml/min. No caso
da determinação de CO2 em bebidas alcoólicas e espirituosas, verificou-se que apesar de
seguido o procedimento, o tempo de desgaseificação das amostras não era suficiente, o que pode
afetar os resultados obtidos.
Sempre que se verifica um desvio ao método, tanto a nível da técnica como a nível dos
registos relacionados com o controlo da qualidade, tem que se proceder à abertura de uma nota
de não conformidade com o objetivo de serem tomadas as ações corretivas mais adequadas para
evitar a sua recorrência.
Referências:
[1]
Merieux
Nutrisciences,
http://www.merieuxnutrisciences.pt/pt/por/silliker/sobre-asilliker/silliker-Portugal, (Consultado em 2014/12/18);
[2] Norma Portuguesa NP EN ISO/IEC 17025:2005- Requisitos Gerais de Competência para
Laboratórios de Ensaio e Calibração, 2005, Instituto Português da Qualidade (IPQ);
[3] Huber, Ludwig, Validation of Analytical Methods, Agilent Technologies;
[4] Huber, Ludwig, Validation and Qualification in Analytical Laboratories, Informa
Healthcare USA, Inc., 2007.
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C9
AVALIAÇÃO DO GRAU DE CURA DE FORMULAÇÕES
POLIMÉRICAS POR ANÁLISE TÉRMICA
Bárbara Abreu1,2, Bruna Moura2, Eduardo F. Marques1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto.
2
CeNTI, Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes.
A análise térmica é uma ferramenta de grande relevância no que diz respeito à caraterização das
propriedades físicas e químicas de revestimentos multifuncionais utilizados na indústria. As
propriedades dos revestimentos dependem significativamente do grau de cura dos materiais
poliméricos usados, pelo que é de extrema importância controlar este parâmetro, por forma a
que as propriedades desejadas sejam obtidas [1]. Atualmente, a literatura foca-se no estudo de
resinas epóxi [2, 3], sistemas simples cujo mecanismo de cura é conhecido. Nestes casos, é
geralmente suficiente recorrer a apenas uma técnica de análise para determinação do grau de
cura, tipicamente a calorimetria diferencial de varrimento (differential scanning calorimetry,
DSC). No âmbito deste trabalho, optou-se por estudar novas formulações poliméricas de base
aquosa curáveis termicamente e outras 100% reativas curáveis por irradiação de luz ultravioleta
(UV). Estes sistemas não necessitam de processos de cura complexos e demorados, o que
apresentaria gastos energéticos elevados, e os tornaria menos apelativos a nível ecológico e
industrial.
Assim, o objetivo principal deste projeto consiste no desenvolvimento de uma metodologia
robusta para avaliação do grau de cura de formulações poliméricas de caraterísticas mais
ecológicas. Deve salientar-se que a literatura científica sobre o assunto é ainda relativamente
escassa. Numa fase inicial do projeto, optou-se por verificar se os métodos utilizados na
determinação do grau de cura de resinas epóxi poderiam ser aplicados a estas formulações.
Constatou-se que o uso de DSC não é nestes casos suficiente, pelo que se torna indispensável a
sua combinação com diferentes técnicas, tais como a análise termogravimétrica
(thermogravimetric analysis, TGA), e a análise mecânica dinâmica (dynamic mechanical
analysis, DMA). Adicionalmente, os resultados obtidos serão ainda comparados com os
resultados obtidos com técnicas de caraterização complementares, como sejam a espetroscopia
de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e a microscopia ótica, podendo deste
modo avaliar-se as alterações químicas e morfológicas do revestimento polimérico.
Referências:
[1] Cheng, S.Z., Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry: Applications to Polymers and
Plastics. Vol. 3. 2002: Elsevier.
[2] Roşu, D., et al., Cure kinetics of epoxy resins studied by non-isothermal DSC data. Thermochimica
Acta, 2002. 383(1): p. 119-127.
[3] Sichina, W., Characterization of epoxy resins using DSC. Thermal Analysis Application Note. Perkin
Elmer Instruments, Norwalk, 2000.
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C10
ESTUDO DE SOLVATAÇÃO DE ÁLCOOIS EM LÍQUIDOS
IÓNICOS
Inês Vaz, Ana Ferreira, Luís Santos
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Este trabalho envolve o uso de sondas moleculares (álcoois de cadeia curta) no estudo da nanoestruturação e das interações intermoleculares existentes nos Líquidos Iónicos (ILs).
Incluiu-se neste projeto a reparação e modernização do Calorímetro de Titulação Isotérmica
(ITC) existente, testes de funcionamento e calibração química e elétrica do instrumento. A
calibração química foi feita com base na metodologia proposta na literatura referente à diluição
de uma solução aquosa de 10% propanol em água [1]. A calibração elétrica foi efetuada usando
diferentes níveis de potência e energia. O teste ao funcionamento e desempenho do
instrumento/metodologia foi feito por comparação dos resultados obtidos relativamente aos
resultados existentes na literatura [2, 3] para a diluição de propanol em água em diferentes
proporções.
A entalpia de solvatação, à diluição infinita, de álcoois de cadeia curta (propanol, butanol e
pentanol) em Líquidos Iónicos foi medida por Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC).
Neste estudo, para além do estudo do efeito do aumento da cadeia alquílica do catião, foi
explorado o efeito da natureza do catião e do anião para um mesmo comprimento de cadeia
alquílica (butil).
Os resultados obtidos evidenciam a existência de um “trend-shift” com o aumento da cadeia
alquílica do catião, à semelhança do que acontece com outras propriedades termofísicas [4, 5],
resultante da existência de uma diferenciação na nanoestruturação dos ILs a partir de um
tamanho de cadeia crítica (CAS) de N=6. A utilização de Líquidos Iónicos com diferentes
catiões (butilimidazolium, butilpirrolidinium, butilpyridinium …) não originou uma
diferenciação significativa na solvatação do 1-propanol. Contudo, a mudança do anião (NTf2,
PF6…) resultou numa alteração da magnitude da entalpia de solvatação, que é indicativa da
existência de interações localizadas entre o grupo do álcool e a região com caracter básico do
anião, para o qual já existem relatos na literatura [6].
Referências:
[1] Adão, R., Bai, G., Loh, W., Bastos, M. J. Chem. Thermodynamics 52, 57-63 (2012).
[2] Hallén, D., Nilsson, S., Rothschild, W., Wasdsö, I. J. Chem. Thermodynamics 18, 429-442
(1986).
[3] Tanaka, S., Yoshihara, H., Ho, A., Lau, F., Westh, P., Koga, Y. Can. J. Chem 74, 713-721
(1996).
[4] Rocha, M., Bastos, M., Coutinho, J., Santos, L. J. Chem. Thermodynamics 53, 140-143
(2012).
[5] Rocha, M., Lima, C., Gomes, L., Schröder, B., Coutinho, J., Marrucho, I., Esperança, J.,
Rebelo, L., Shimizu, K, Lopes, J., Santos, L. J. Phys. Chem. B, 115, 37, 10919-10926 (2011).
[6] Fumino, K., Wittler, K., Ludwig, R., J. Phys. Chem. B, 116, 9507−9511 (2012).
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C11
ANÁLISE DE PRODUTOS AGROALIMENTARES, UTILIZANDO
TÉCNICAS ESPETROFOTOMÉTRICAS
Ana Oliveira 1,2, Alice Santos 2, Paulo Almeida 1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto.
2
Silliker Portugal, S.A.
Os alimentos são a principal fonte de metais essenciais para o ser humano. Esses metais são
necessários em várias funções vitais do nosso organismo, podendo a sua deficiência causar
sérios problemas para a saúde [1]. No entanto, outros metais quando presentes no organismo
podem causar intoxicações, mesmo em concentrações extremamente baixas. Como tal, é
necessária a determinação dos teores dos metais essenciais, bem como dos metais tóxicos nos
produtos alimentares.
O regulamento (EU) Nº 1169/2011 do Parlamento Europeu e do Conselho, relativo à prestação
de informação aos consumidores sobre os géneros alimentícios, vem estabelecer as regras e os
requisitos para a apresentação da declaração nutricional relativa aos géneros alimentícios, com a
inclusão da informação nutricional nas embalagens. A declaração nutricional obrigatória inclui a
informação sobre o teor de sal [2].
O regulamento (CE) Nº 1881/2006 da Comissão fixa os teores máximos de certos
contaminantes, designadamente do cádmio e do chumbo, presentes nos géneros alimentícios [3].
A Silliker S.A., empresa que acolheu este estágio, presta serviços de análise de produtos do
setor agroalimentar e de controlo da qualidade [4]. Assim, no âmbito do trabalho de estágio, têm
vindo a ser analisados produtos agroalimentares com o intuito de determinar vários elementos,
essencialmente por técnicas de espectrofotometria de absorção atómica. Assim, efetuou-se a
determinação, por espetrofotometria de absorção atómica com chama, do sódio, potássio, cálcio
e zinco em vários produtos alimentares. Além disso, adaptou-se esta metodologia para a
determinação do sódio, potássio, cálcio e zinco em vinhos.
Com a exceção do vinho, as amostras foram sujeitas a um pré-tratamento por digestão por via
seca. Posteriormente, também será feita a digestão por micro-ondas das mesmas amostras.
Até ao final do estágio, far-se-á a determinação, por espetrofotometria de absorção atómica com
câmara de grafite, dos contaminantes cádmio e chumbo em amostras utilizadas em circuitos
interlaboratoriais e outros produtos alimentares. No tratamento dessas amostras será feita a
digestão das amostras por via seca e por micro-ondas.
Referências:
[1] Baker SA, Millier-lhli NJ.Atomic Spectroscopy in Food Analysis. Encyclopedia of
Analytical Chemistry. John Wiley & Sons, Ltd; 2006.
[2] Regulamento (UE) Nº 1169/2011 do Parlamento Europeu e do Conselho de 25 de Outubro
de
2011,
http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2011:304:0018:0063:PT:PDF,
(consultado em 21/03/2015)
[3] Regulamento (CE) Nº 1881/2006 da Comissão de 19 de Dezembro de 2006, http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2006:364:0005:0024:PT:PDF, (consultado
a 21/03/2015).
[4] Merieux Nutrisciences, http://www.merieuxnutrisciences.pt/pt/por/silliker, (Consultado em
19/03/2015).
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C12
ESTUDO DA INTERAÇÃO DE CATIÕES METÁLICOS COM
FUCOIDANO
Teresa Oliveira, Cosme Moura
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
O fucoidano é um polissacárido encontrado na matriz da parede celular de diversas espécies de
algas castanhas que ocorrem quase exclusivamente em ambientes marinhos costeiros. É
constituído predominantemente por monómeros de L-fucose com grupos éster sulfatado e
carboxílico em proporções que dependem das algas de onde foram extraídos [1, 2].
Além de ser reconhecido pelas suas propriedades biológicas de grande relevância na área da
farmacologia, das quais se destacam as suas atividades antiviral, anticoagulante, antiinflamatória e antitumoral, o fucoidano tem vindo a ser apontado, na área ambiental, como um
dos principais responsáveis pela capacidade de retenção de catiões de metais pesados exibida
pelas algas marinhas castanhas [1]. Neste contexto e com o propósito de se esclarecer a
relevância do fucoidano no mecanismo de biossorção de metais pelas algas castanhas,
desenvolveu-se um projeto de trabalho com o objetivo de se caracterizar e quantificar a
interação de catiões de metais pesados com o fucoidano em solução aquosa. O trabalho integrase num projeto mais amplo de consolidação do centro multipolar de valorização de recursos
marinhos visando novos usos do mar.
Após a execução dos estudos de solubilidade do fucoidano em água e do seu comportamento
espetrofotométrico na região do ultravioleta, procedeu-se à determinação potenciométrica e
espetrofotométrica do número total de equivalentes ácidos do fucoidano. Este estudo foi
realizado com base em titulações potenciométricas e espetrofotométricas de soluções aquosas de
fucoidano 350 mg/L, na presença de um ácido forte, com uma solução padrão descarbonatada
de NaOH 0,1 mol/L. O tratamento dos resultados foi efetuado com recurso ao método de Gran,
tendo-se obtido um teor de equivalentes ácidos de 9,2x10-4 mol/g.
O estudo da interação de catiões metálicos com o fucoidano iniciou-se com o catião Pb2+ e foi
monitorizado por potenciometria com o auxílio do elétrodo seletivo de Pb2+. Os resultados
obtidos revelaram que o catião Pb2+ é coordenado pelo fucoidano numa proporção de
combinação de 1:1. A constante de estabilidade foi determinada para I = 0,1 mol/L e pH=5,9,
tendo-se encontrado o valor de 4,2x103 ± 0,2x103.
Como trabalho futuro, está prevista a realização de ensaios potenciométricos de avaliação da
interação do fucoidano com o catião Ag+ e a repetição dos estudos anteriores utilizando a
técnica de espetroscopia de absorção atómica.
Referências:
[1] Davis, T.A., Volesky B., Mucci A. Water research, 37, 18 (2003).
[2] Li, B., et al. Molecules, 13, 8 (2008).
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C13
OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE CONTROLO LABORATORIAL.
INTEGRAÇÃO NAS ATIVIDADES DO LABORATÓRIO
Inês Santos1,2, Elvira Miravall2, Jorge Gonçalves1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Amorim & Irmãos – Unidade Industrial Champcork
A unidade industrial Champcork foi instituída em 1982, fazendo parte do conjunto de
empresas que compõem o grupo Amorim. Situada em Santa Maria de Lamas é responsável pela
produção de rolhas de Champanhe e vinho espumante, assim como pela produção de rolhas
Spark Top One (STO) destinadas a vinhos gaseificados e cervejas.
A cortiça é uma matéria-prima 100% natural, extraída da casca do sobreiro – Quercus
Suber L – uma árvore habitualmente encontrada na bacia ocidental do Mediterrâneo. É formada
por uma colmeia de células microscópicas ocupadas com uma mistura de gases semelhante ao ar
e revestidas maioritariamente por suberina e lenhina, identificando-se também outros
compostos, com menor expressividade, como os polissacáridos, ceroides e taninos [1]. Esta rica
composição química confere à cortiça propriedades ímpares como a leveza,
flexibilidade/compressibilidade, impermeabilidade, imputrescibilidade e ainda a capacidade de
ser biodegradável, reciclável e renovável.
A partir da cortiça são produzidas rolhas naturais e discos. Com as aparas resultantes é
produzido o aglomerado utilizado na conceção de rolhas técnicas e revestimentos.
As rolhas de Champanhe são compostas por um corpo de aglomerado de cortiça com
um, dois ou três discos de cortiça natural de elevada qualidade na extremidade que entra em
contacto com a bebida. Apresentam excelentes performances físicas, químicas e enológicas,
destacando-se como principais vantagens o comportamento mecânico e a facilidade de
engarrafamento.
Este trabalho tem como objectivos: a otimização do controlo laboratorial, integração no
ambiente laboratorial e a realização de estudos que permitam uma melhor compreensão das
características da cortiça e otimização do controlo da qualidade da rolha de champanhe.
Para cumprimento dos objetivos estabelecidos, iniciou-se a contabilização do
tempo/custo de cada técnica executada no controlo laboratorial, tendo em consideração todos os
custos de produção, mão-de-obra e materiais utilizados. Este estudo assenta na necessidade de
conhecimento do custo de cada técnica para uma melhor rentabilização dos recursos humanos.
Futuramente será realizado um estudo sobre as consequências da retificação das rolhas
ao nível sensorial, pretendendo-se uma elucidação do aparecimento ou desaparecimento de
odores aquando da aplicação dessa técnica.
Referências:
[1] A Arte da Cortiça, Corticeira Amorim, S.G.P.S., S.A., 2ª Edição, Porto, 2014.
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C14
ESTUDOS DE INTERAÇÃO ENTRE UM COPOLÍMERO
TRIBLOCO TERMOSENSÍVEL E TENSIOATIVOS IÓNICOS
Bárbara Claro1,2, Bo Nyström2, Eduardo F. Marques1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto.
2
Department of Chemistry, University of Oslo, Blindern, N-0315 Oslo, Norway.
Os copolímeros de bloco têm sido amplamente estudados nos últimos anos dada a sua
capacidade de, em solução aquosa, se auto-organizarem em nanoestruturas tais como micelas,
vesículos e cristais líquidos liotrópicos de morfologia variável. Este tipo de sistemas coloidais,
além de elevado interesse fundamental a nível químico-físico, apresenta elevada aplicabilidade
industrial em áreas como a extração de crude, a veiculação de fármacos e o desenvolvimento de
biossensores [1-2]. O poli(N-isopropilacrilamida), abreviado por PNIPAAM, é um copolímero
anfifílico, solúvel em água, biocompatível e termossensível, exibindo uma temperatura de
solução crítica inferior (LCST), em solução aquosa, de cerca de 32 ºC [3]. Abaixo desta
temperatura, o PNIPAAM é solúvel em água, enquanto que acima as cadeias poliméricas
colapsam devido à perda de qualidade do solvente, ocorrendo uma separação de fase [4]. No
presente trabalho, utiliza-se um copolímero tribloco termossensível e negativamente carregado
derivado do PNIPAAM, o metoxi-poli(etilenoglicol)-bloco-poli(N-isopropilacrilamida)-blocopoli(2-succinato propiloxilme-tacrilato), MPEG45-b-PNIPAAM48-b-PSAPMA20, e aqui
abreviado por Z75.
Este projeto tem como objetivo o estudo das interações deste copolímero de tribloco Z75, em
solução aquosa, com tensioativos iónicos — o tensioativo aniónico dodecilsulfato de sódio
(SDS) e o tensioativo catiónico brometo de dodeciltrimetilamónio (DTAB) — por forma a
investigar o efeito dos tensioativos na solubilidade do polímero e respetiva termosensibilidade,
bem como caraterizar o tamanho, carga e estrutura de agregados mistos polímero-tensioativo
formados. Recorre-se a técnicas como a turbidimetria, medição de potencial zeta, dispersão
dinâmica de luz (DLS), dispersão de neutrões de baixo ângulo (SANS) e microscopia eletrónica
de transmissão criogénica (cryo-TEM). Até ao momento, os estudos realizados revelam
genericamente uma forte interação associativa (de natureza eletrostática e hidrofóbica) dos
tensioativos com o polímero, a qual é fortemente dependente da temperatura e concentração de
tensioativo. Foram ainda realizados testes de citotoxicidade em células cancerígenas MDA-MB231 e em fibroblastos NIH-3T3, para averiguação da potencial aplicabilidade destes sistemas
mistos como veiculadores de fármacos.
(b)
(a)
MPEG45-b-PNIPAAM48-b-PSAPMA20
Figura 1 – a) Estrutura molecular do copolímero tribloco Z75 usado neste trabalho. b) Variação
do potencial zeta para 0.25 wt% Z75 em função da concentração de tensioativo SDS, a 25 ºC.
[1] Kjøniksen, A. L.; Zhu, K.; Karlsson, G.; Nyström, B., Colloids Surf. A, 11, 333 (2009).
[2] Calejo, M. T.; Cardoso, A. S.; Marques, E. F.; Araujo, M. J.; Kjoniksen, A. L.; Sande, S. A.;
de Lima, M. C. P.; Jurado, A. S.; Nyström, B., Colloid Surf. B - Biointerfaces, 102, 682 (2013).
[3] Pamies, R.; Zhu, K.; Kjøniksen, A.-L.; Knudsen, K. D.; Nyström, B. J. Colloid Interface
Sci., 1, 326 (2008).
[4] Chen, M. Q.; Serizawa, T.; Li, M.; Wu, C.; Akashi, M. Polym J., 12, 35 (2013).
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C15
VALIDAÇÃO DE MÉTODO DE CONTROLO DO TEOR DE COV
EM TINTAS LÍQUIDAS, POR GC-MS COM HEAD-SPACE
1
Ana Catarina Santos 1,2, Etelvina Veludo2, Cosme Moura1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
CIN – Corporação Industrial do Norte, S.A
Com o intuito de minimizar a emissão de poluentes atmosféricos no espaço da Comunidade
Europeia. A diretiva 2004/42/CE estabeleceu os limites para as emissões de compostos
orgânicos voláteis (COV) resultantes da utilização de solventes orgânicos em tintas, vernizes e
produtos de retoque automóvel. O cumprimento dos requisitos impostos pela diretiva levou ao
desenvolvimento de metodologias de análise química capazes de rastrear e quantificar o teor de
COV presente nas diferentes formulações de tintas e vernizes [1]. A elaboração da norma EN
ISO 11890-2 permitiu, ao setor das tintas e vernizes, a determinação do teor de COV em
diferentes produtos. Apesar da norma apresentar os requisitos necessários para a determinação
dos COV, com o tempo acabaria por se mostrar inadequada ao propor a injeção direta da
amostra no injetor cromatográfico, traduzindo-se em erros não só na medição da quantidade de
amostra mas também na substituição quer da seringa, quer do liner [2]. Atualmente, algumas
empresas da área, com o intuito de promover produtos que podem reduzir os impactos negativos
para o ambiente comparativamente a outros produtos da mesma categoria, desenvolvem
produtos com base em novos critérios ecológicos [3]. Em 2014, os critérios para atribuição de
rótulo ecológico foram revistos e uma nova decisão da comissão europeia foi publicada sobre
este assunto. Nesta decisão, para além de se considerar os COV serão também considerados os
compostos orgânicos semi-voláteis (COSV).
Neste contexto e fazendo face às necessidades da empresa CIN nesta área, o presente trabalho
consiste no desenvolvimento de um projeto na área da análise química dos COV e COSV por
cromatografia gasosa com detetor de massa. O principal objetivo definido foi a implementação e
validação de uma metodologia analítica para a determinação de COV e COSV em tintas
líquidas. Pretende-se ainda verificar a adequabilidade da norma ao uso do amostrador headspace
em substituição da injeção direta.
Numa primeira fase, procedeu-se à otimização das condições operacionais do cromatógrafo
gasoso e do amostrador por headspace, para que todos os analitos voláteis de uma tinta ou
verniz possam ser separados com a eficiência e resolução adequada. Prosseguiu-se com o
desenvolvimento de métodos de quantificação para a determinação dos COV e COSV em tintas
com baixo teor de COV ( < 1%), em tintas com um teor de COV até 15% e em tintas com
COSV. Até à data, para a determinação das espécies em causa implementou-se o método do
padrão interno.
Após a conclusão da implementação do método de análise, proceder-se-á à sua validação com a
realização do estudo da seletividade, da sensibilidade, dos limiares analíticos, da linearidade, da
precisão e da exatidão.
Referências:
[1] Diretiva 2004/42/CE, Jornal Oficial da União Europeia, nº L 143/87, 30 de Abril 2004.
[2] ISO 11890-2, Paints and varnishes -- Determination of volatile organic compound (VOC)
content -- Part 2: Gas-chromatographic method, International Organization for
Standardization, Genéve, 2006.
[3] Europa, http://europa.eu/legislation_summaries/other/l28020_pt.htm, acedido em 08 de
Março de 2015.
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C16
RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS COMO FONTE DE SÍLICA NA
PRODUÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE SÍLICA
Eva Correia1,2, Carla Silva2, Cristina Freire1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes, CeNTI
Os resíduos agroindustriais são subprodutos que resultam do processamento de culturas
energéticas (biomassa). A sua incineração resulta em cinzas residuais, as quais são depositadas
em aterros sanitários. O seu manuseamento e eliminação imprópria levanta questões
relacionadas com o impacto na saúde humana e acumulação no meio ambiente [1]. O incentivo
à recuperação ambientalmente racional e sustentável de resíduos pode ser uma solução para este
problema. Acoplar a área da Nanotecnologia ao reaproveitamento de resíduos agroindustriais
pode ser um contributo fundamental na inovação e desenvolvimento de metodologias e produtos
mais sustentáveis de valor acrescentado, que possam competir com os convencionais [2]. A
casca de arroz é um resíduo agroindustrial barato, abundante e biodegradável, cujo constituinte
inorgânico maioritário é sílica (SiO2). Este resíduo tem demonstrado elevada potencialidade
como percursor alternativo e viável na síntese de nanopartículas de SiO2 [3].
Figura 1 – Representação esquemática da obtenção de nanopartículas de sílica a partir do resíduo de casca de arroz.
Os principais objetivos deste trabalho passam por desenvolver metodologias sustentáveis na
síntese de nanopartículas de SiO2 funcionais.
Inicialmente, submeteu-se este resíduo a uma pré-lavagem, seguido de tratamento térmico em
atmosfera oxidante (definido através da análise de TG), por forma a obter SiO2 amorfa com
elevado grau de pureza. Posteriormente, abordou-se uma metodologia com introdução de
diferentes templates. A caraterização em termos de composição química, morfologia e tamanho
das nanopartículas foi feita por FTIR-ATR, análise elementar, SEM-EDS e TEM.
Posteriormente, as nanopartículas de SiO2 serão caraterizadas por ICP, isotérmicas de adsorçãodessorção de azoto a -196°C e XRD. Também serão desenvolvidas novas abordagens de síntese,
nomeadamente, sem e com recurso a soft-templating.
Referências:
[1] John, E., Singh, K., The Biofuels Handbook - Part 3 - Chapter 1: Production and
Properties of Fuels from Domestic and Industrial Waste, Royal Society of Chemistry
(2011).
[2] Baccile, N., Babonneau, F., Thomas, B., Coradin, T., Journal of Materials Chemistry, 19,
8497-8692 (2009).
[3] Weixing, W., Jarett C. M., Xiaotian, F., Aijie H., Zhiping L., Luyi S., ACS Applied
Materials & Interfaces, 4, 977−981 (2012).
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C17
INTERAÇÃO ENTRE TENSIOATIVOS GEMINI E NANOTUBOS
DE CARBONO: ESTUDOS DE DISPERSÃO E INCORPORAÇÃO
EM CRISTAIS LÍQUIDOS
Jessica N. Rocha, Eduardo F. Marques
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Os nanotubos de carbono (CNTs, carbon nanotubes) são um nanomaterial quase
unidimensional com propriedades elétricas, óticas, mecânicas e térmicas únicas, e como tal, com
elevado potencial para uma variedade de aplicações, como, por exemplo, reforço de compósitos,
armazenamento de energia, veiculação de fármacos, eletrónica molecular e catálise [1].
Contudo, devido às interações de van der Waals fortemente coesivas que estabelecem entre si,
os CNTs agrupam-se em pequenos aglomerados, o dificulta a sua manipulação. A maioria das
aplicações práticas exige o isolamento e alinhamento individual dos CNTs. Um dos processos
mais comuns para suspender e separar os CNTs em água consiste no uso de métodos de
dispersão não-covalente, que recorrem à adsorção de moléculas anfifílicas (tensioativos,
polímeros, proteínas) na superfície dos CNTs, preservando as suas propriedades originais [1-3].
Neste trabalho, pretende-se efetuar um estudo da capacidade de dispersão de um conjunto de
tensioativos dicatiónicos gemini do tipo bis-quat, com variação sistemática do comprimento da
cadeia principal, R (R = 12 e 16), e do espaçador do tensioativo, s (s = 2, 6 e 12). A exfoliação e
dispersão do nanomaterial foi efetuada por vibração acústica ultrassónica em água, e a
quantificação da concentração de CNTs dispersos por análise termogravimétrica e
espectroscopia de absorção UV-Vis. Para cada tensioativo usado, a concentração foi tipicamente
variada entre 0.1 e 20 vezes o valor da concentração micelar crítica, usando-se uma massa
inicial de 9 mg CNT de parede múltipla (MWNT).
s- 2
a)
n- 2
n- 2
b)
Figura 2 – a) Estrutura molecular dos tensioativos gemini estudados neste trabalho,
sendo o n = 12 e 16 e s = 2, 6 e 12. b) Estrutura dos CNTs utilizados neste estudo.
Os resultados obtidos até ao presente momento permitiram já obter conclusões acerca do efeito
do comprimento da cadeia principal e do espaçador gemini, bem como da concentração micelar
crítica, na eficiência de dispersão. Os próximos passos incluirão a extensão dos estudos para
nanotubos de camada única (SWNT) e, posteriormente, a caraterização estrutural de
nanocompósitos de CNTs em matrizes líquido-cristalinas formadas pelos tensioativos gemini.
Referências:
[1] Wang H., “Dispersing Carbon Nanotubes Using Surfactants”, Curr. Opin. Colloid Interface
Sci. 14, 364–371, 2009.
[2] Marques E.F.; Silva B.F.B., “Surfactant Self-Assembly”, in Encyclopedia of Colloid and
Interface Science, T. Tadros (ed.), Springer Berlin Heidelberg. 2013, pp. 1202-1241.
[3] Fernandes R.M.F., Buzaglo M., Shtein M., Bar I.P., Regev O., Marques E.F., Furó I.
“Lateral Diffusion of Dispersing Molecules on Nanotubes As Probed by NMR”, J. Phys. Chem.
C, 118, 582–589, 2014.
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Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C18
ESTUDO COMPUTACIONAL DE REAÇÕES QUÍMICAS EM
NANOREATORES
Isabel Tavares, Alexandre Magalhães
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Nanoreatores têm sido amplamente estudados nas últimas décadas, revelando-se promissores na
sua aplicabilidade em diversas áreas, nomeadamente com grande importância no
desenvolvimento de fármacos e em processos industriais. Destacam-se, nestes, os nanotubos de
carbono (CNT) como nanoreatores que despertaram um crescente interesse na comunidade
científica desde a sua descoberta [1].
A cavidade interna nos CNT permite o encapsulamento de moléculas, cujo efeito do seu
confinamento tem sido amplamente estudado na modificação de propriedades de uma grande
variedade de moléculas, bem como o estudo de reações químicas no seu interior [2].
Este trabalho tem como objetivo o estudo computacional de reações químicas no interior dos
nanoreatores de carbono, de forma a que o desenvolvimento de estratégias de confinamento
permita a realização de certas reações não favoráveis noutros meios, e melhorar o rendimento e
sustentabilidade de reações já utilizadas para a sua aplicação prática.
Baseado numa técnica computacional híbrida, onde o sistema reacional é tratado a nível
quântico rigoroso, através da teoria dos funcionais de densidade (DFT) com recurso ao
programa de cálculo computacional Gaussian 09 e ao programa de visualização gráfica Gauss
View 5, tem-se dado continuidade ao estudo do confinamento da já conhecida reação SN2 de
Menshutkin no interior de nanotubos de carbono de parede simples (SWCNT) [3].
Vários parâmetros estão a ser estudados, nomeadamente
a posição espacial dos reagentes no interior de SWCNT
do tipo armchair, assim como o diâmetro e quiralidade
destes, no sentido de avaliar os seus efeitos nos
resultados energéticos e conformacionais dos caminhos
de reação.
Com a continuidade deste estudo, prevê-se encontrar um padrão típico para o seu confinamento
em SWCNT com diferentes quiralidades, contribuindo para novos avanços nas áreas de
interesse da sua aplicação.
Referências:
[1] Iijima, S. Nature, 354, 56-58 (1991).
[2] Fiedler, D., Leung, D. H., Bergman, R. G., Raymond, K. N. Accounts of Chemical Research,
38, 349-358 (2005).
[3] Halls, M. D., Schlegel, H. B. Journal of Physical Chemistry B, 106, 1921-1925 (2002).
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C19
DESENVOLVIMENTO DE LÍQUIDOS IÓNICOS
BASEADOS EM FÁRMACOS ANTIMALÁRICOS
Joana Noronha,1 Ricardo Ferraz,2 Paula Gomes1
1
2
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Ciências Químicas e das Biomoléculas, Escola Superior de Tecnologia da Saúde do Porto do
Instituto Politécnico do Porto
Os líquidos iónicos (ILs) são sais orgânicos com pontos de fusão geralmente inferiores a 100°C,
sendo muitos deles líquidos à temperatura ambiente [1]. O estudo detalhado dos ILs ao nível das
suas características físicas e químicas surgiu do seu potencial como solventes “verdes” [2],
porém, recentemente tem vindo a surgir um grande interesse no estudo das suas propriedades
biológicas; assim, uma terceira geração de ILs está a surgir de combinações que integram
princípios farmacêuticos ativos (APIs), com vista à produção de novos ILs com potencial
terapêutico [3]. Neste âmbito, o objetivo deste trabalho é a síntese e estudo de ILs baseados num
fármaco antimalárico básico, a primaquina (PQ), cuja forma protonada (catiónica) é combinada
com diversos aniões, alguns dos quais igualmente interessantes do ponto de vista terapêutico.
Até ao momento, foram já produzidos catorze sais derivados da PQ, por aplicação do método da
neutralização (Figura 1), cujas estruturas foram já confirmadas por ressonância magnética
nuclear de protão (1H-RMN) e de carbono-13 (13C-RMN), bem como por espetrometria de
massa com ionização por eletro-nebulização e deteção por armadilha de iões (ESI-IT MS) [4].
Estes sais estão atualmente a ser submetidos a caracterização adicional, centrada nas suas
propriedades físico-química e biológica, em colaboração com grupos de investigação externos.
Figura 1: Síntese de líquidos iónicos (ILs) baseados na primaquina.
Referências:
[1] Wilkes, J. S. A short history of ionic liquids – from molten salts to neoteric solvents, 4, 7380 (2002)
[2] Hough, W.L., Smiglak, M., Rodríguez, H., et al., The third evolution of ionic liquids: active
pharmaceutical ingredients, 31, 1429-1436 (2007)
[3] Ferraz, R., Branco, L.C., Prudêncio, C., et al., Ionic Liquids as Active Pharmaceutical
Ingredients, 6, 975-985 (2011)
[4] Ferraz, R., Branco, L.C., Marrucho, I.M., et al., Development of novel ionic liquids based on
ampilcillin, 3, 494-497 (2012)
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C20
ARGILAS COM PROPRIEDADES HIDRO/OLEOFÓBICAS E
REFLEXÃO NO INFRAVERMELHO
Pedro Pereira 1,2, Carla Silva2, Cristina Freire1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto.
2
Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes, CeNTI
Hidro/oleofobicidade
Infravermelho
Atualmente, deparamo-nos com inúmeros casos de grafítis “não consentidos” que estão
presentes um pouco por todo o lado nas grandes cidades. Este problema pode ser minimizado
com o recurso a tintas com propriedades hidro/oleofóbicas, impedindo a aderência das tintas de
spray.
Outro dos problemas que está muito em foco, é o elevado aquecimento que ocorre nas
infraestruturas devido à radiação solar. Esta radiação abrange uma gama de comprimento de
onda considerável. No entanto, a radiação do infravermelho, tem vindo a ser alvo de maior
investigação por constituir uma maior percentagem desta mesma radiação. Hoje em dia, os
pigmentos inorgânicos como por exemplo o TiO2, são os mais eficientes para a sua reflexão [1].
O grande interesse das argilas deve-se ao facto de cada vez mais ser incutido o uso de materiais
amigos do ambiente e por a partir destas, ser possível a obtenção de uma tinta natural que não
apresenta emissão de COV’s.
Tendo em consideração estes dois casos, o objetivo deste trabalho consiste em introduzir
propriedades hidro/oleofóbicas e reflexão do infravermelho em argilas (figura 1).
Figura 1 – Propriedades de hidro/oleofobicidade e reflexão de infravermelho introduzidas na
argila.
Para efeito de hidro/oleofobicidade recorreu-se à imobilização de tensioativos e organossilanos.
Posteriormente, as argilas foram caraterizadas por FTIR de modo a confirmar a eficiente
imobilização. A hidro/oleofobicidade foi avaliada através da medição dos ângulos de contacto.
Relativamente à reflexão de infravermelho testaram-se diversos pigmentos constituídos por
dióxido de titânio e alumínio por UV-Vis (na região dos 700nm aos 1100nm) e por análise
térmica. O pigmento que apresentou maior reflexão foi imobilizado na argila, observando-se o
comportamento da mesma através das técnicas anteriormente referidas.
Numa fase posterior as argilas funcionais serão incorporadas numa tinta de argila comercial,
onde serão avaliadas as propriedades desenvolvidas.
Referências:
[1] Buxbaum, G., Pfaff, G. Industrial Inorganic Pigments, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
KGaA, Weinheim (2005).
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C21
CATALISADORES ÁCIDOS HETEROGÉNEOS PARA A
VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS
Sónia Silva, Andreia Peixoto, Cristina Freire
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
A transformação e o aproveitamento de resíduos em produtos de valor acrescentado é uma
estratégia interessante quer do ponto de vista ambiental quer do ponto de vista económico,
constituindo um importante pilar da sustentabilidade das indústrias atuais. [1] Os resíduos
provenientes das indústrias de processamento animal e vegetal e alguns tipos de resíduos
domésticos apresentam um elevado teor em ácidos gordos livres (free fatty acids, FFA) e por
isso são excelentes matérias-primas para a produção de ésteres metílicos (fatty acid methyl
esters - FAME), compostos de elevada relevância e aplicação, nomeadamente na produção de
detergentes, biocombustíveis, cosméticos ou mesmo de fármacos. [2]
Atualmente, a maioria dos ésteres metílicos são obtidos usando matérias-primas refinadas de
elevada qualidade (óleos vegetais) recorrendo a catalisadores homogéneos, que embora
possuam uma elevada eficiência catalítica, estão associados a graves problemas de eliminação
do meio reacional, uma vez que são tóxicos, corrosivos e produzem elevadas quantidades de
águas residuais. Assim, a substituição de matérias-primas refinadas por resíduos e a utilização
de catalisadores heterogéneos como alternativa aos catalisadores homogéneos, permite tornar
estes processos cada vez mais sustentáveis a nível ambiental e económico. [3]
Neste sentido, definiu-se como objetivos principais deste trabalho a preparação de vários
catalisadores heterogéneos com propriedades ácidas e a sua aplicação na valorização de
diferentes tipos de resíduos ricos em ácidos gordos de cadeia longa. Na preparação dos
catalisadores, foram usadas matérias-primas naturais abundantes que foram quimicamente
funcionalizadas com grupos ácidos sulfónicos. Os catalisadores ácidos foram caraterizados
utilizando as técnicas de espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier por
refletância total atenuada (FTIR-ATR), difração de raios-X de pó (PXRD), espetroscopia
fotoeletrónica de raios-X (XPS), análise termogravimétrica (TGA) e análise elementar (EA). A
determinação da acidez dos materiais foi realizada recorrendo à medição direta do pH no ponto
de carga zero (pHpzc) e os centros ácidos determinados por titulação potenciométrica. A
eficiência catalítica dos materiais nas reações de esterificação foi monitorizada por
cromatografia gasosa, foram calculadas as conversões e os TON e traçados os perfis cinéticos.
Foram efetuados vários ciclos de reutilização para avaliar o tempo de vida dos catalisadores. O
trabalho futuro incidirá na seleção dos catalisadores que foram mais eficientes nas reações
anteriores e a sua aplicação em diferentes tipos de resíduos para a produção de FAMEs.
Referências:
[1] Arancon, R. A. D., Lin, C. S. K., Chan, K. M., Kwan, T. H., Luque, R. Energy Science and
Engineering, 2, 53-71 (2013)
[2] Barrosa, S., Coelho, A. V., Lachtera, E. R., San Gila, R. A. S., Dahmoucheb, K., Silva, M. I.
P., Souza, A. L. F. Renewable Energy, 50, 585 (2013)
[3] Semwal, S., Arora, A. K., Badoni, R. P., Tuli, D. K. Bioresource Technology, 102, 21512161 (2011)
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C22
NOVOS NANOCATALISADORES MAGNÉTICOS RECICLÁVEIS
PARA A DEGRADAÇÃO DE POLUENTES DA INDÚSTRIA TÊXTIL
Marta Costa, Clara Pereira, Cristina Freire
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
A poluição dos recursos hídricos por contaminantes orgânicos provenientes de vários setores
industriais é considerada um problema ambiental emergente a nível global. Entre os vários
setores industriais destaca-se a Indústria Têxtil, cujos efluentes contêm um elevado teor de
corantes que têm tido um papel de destaque no aumento da poluição aquática [1]. Nas últimas
décadas têm sido estudadas e desenvolvidas novas tecnologias de tratamento de águas residuais
mais eficientes e economicamente viáveis [2].
Os nanotubos de carbono (CNTs) por apresentarem capacidade de adsorção e estabilidades
térmica e química elevadas, e as nanopartículas magnéticas (MNPs) por apresentarem
dimensões nanométricas e poderem ser facilmente recuperadas do meio reacional por separação
magnética, têm despertado elevado interesse na área de desenvolvimento de nanocatalisadores
recicláveis. A funcionalização dos CNTs com MNPs permite conjugar as vantagens de ambos
os nanomateriais, constituindo uma estratégia promissora para o desenvolvimento de
nanocatalisadores magnéticos recicláveis para a degradação de poluentes da Indústria Têxtil [35].
Este trabalho tem como objetivo a preparação de novos nanocatalisadores de carbono com
propriedades magnéticas e sua aplicação na degradação de poluentes da Indústria Têxtil. Para
tal, foram preparadas nanopartículas magnéticas de ferrites de metais de transição (MFe2O4, M
= Co2+, Mn2+ e MnxCo1-xFe2O4, x = 0,3; 0,7) que foram incorporadas in situ em nanotubos de
carbono dopados com azoto. A morfologia, estrutura, composição química e propriedades
magnéticas dos nanomateriais foram estudadas por várias técnicas: microscopia eletrónica de
transmissão, difração de raios X, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier,
espectroscopia Raman, espectroscopia fotoeletrónica de raios-X e magnetometria SQUID.
Foram ainda realizados estudos de adsorção do corante alaranjado de metilo (MO) com os
nanomateriais bifuncionais preparados de modo a avaliar a sua capacidade de adsorção, assim
como com os nanotubos de carbono iniciais. Esses estudos permitiram determinar as cinéticas
de adsorção e as isotérmicas de adsorção no equilíbrio para os diferentes nanomateriais.
Futuramente, será avaliado o desempenho catalítico dos nanomateriais preparados (bifuncionais
e mono-componente) na reação de degradação do MO. As reações serão monitorizadas por
espectroscopia de UV-Visível e os meios reacionais caracterizados por ressonância magnética
nuclear (1H e 13C).
Referências:
[1] Sharma, P., Das, M. R. Journal of Chemical & Engineering Data, 58, 151 (2013).
[2] Dhakshinamoorthy, A., Navalon, S., Alvaro, M., Garcia, H. ChemSusChem, 5, 46 (2012).
[3] Ali, S. D., Hussaina, S. T., Gilanib, S. R. Applied Surface Science, 271, 118 (2013).
[4] Polshettiwar, V., Luque, R., Fihri, A., Zhu, H., Bouhrara, M., Basset, J.-M. Chemical
Reviews, 111, 3036 (2011).
[5] Lu, A.-H., Salabas, E. L., Schüth, F. Angewandte Chemie International Edition 46, 1222
(2007).
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Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C23
APLICAÇÃO DE TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS À
INFORMAÇÃO NUTRICIONAL
Ricardo Reis 1,2, Alice Santos2, M. Clara Basto1
1
Departmento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Silliker Portugal, S.A.
Resultados de investigação mostram que existe uma correlação entre a alimentação e a saúde,
sendo o conhecimento nutricional do que se ingere de extrema importância. A união europeia
lançou o Regulamento (UE) n.º 1169/2011 que estabelece os princípios, os requisitos e as
responsabilidades gerais que regem a informação sobre os géneros alimentícios e, em particular,
a rotulagem. Este documento legal é aplicável a todos os géneros alimentícios destinados ao
consumidor final, incluindo os que são fornecidos por estabelecimentos de restauração coletiva
e os que se destinam a ser fornecidos a esses estabelecimentos. [1]
O grupo Silliker, líder mundial na prestação de serviços para o controlo e qualidade a nível
agro-alimentar, integra a Silliker Portugal que dispõe de um laboratório na vanguarda do
controlo analítico para obtenção de informação nutricional. O laboratório apresenta uma política
de controlo de qualidade bem instituída, respeitando todas as especificações da norma NP EP
ISO 17025. [2]
O presente trabalho foi realizado na empresa Silliker, no âmbito do Estágio curricular do
Mestrado em Química da FCUP. Este trabalho tem como objetivos:
•
A validação de um método analítico para a determinação de um componente orgânico,
cafeína, presente em amostras de café e descafeinado, por cromatografia líquida de alta
eficiência (HPLC);
•
A validação de um método para a análise de ácidos gordos, ómega 3 e 6, presentes em
amostras de óleos de peixe e margarinas por cromatografia de fase gasosa (GC).
Após o acompanhamento de métodos já implementados na área instrumental e a identificação
dos recursos materiais e bibliográficos necessários para execução deste trabalho, numa fase
inicial, procedeu-se à validação, segundo a norma internacional ISO 20481, de um processo
para a determinação do teor de cafeína. O processo já implementado na Silliker não seguia um
referencial normativo.
A segunda parte do trabalho, relativa à validação de um método de análise de ácidos gordos,
ómega 3 e 6, por cromatografia gasosa e posterior controlo de qualidade dos resultados,
encontra-se em curso.
Referências:
[1] Regulamento (EU) nº 1169/2011, Jornal Oficial da União Europeia, L 304/18, 22 de
Novembro de 2011.
[2]
Merieux
Nutrisciences,
http://www.merieuxnutrisciences.pt/pt/por/silliker/sobre-asilliker/sobre-a-silliker, acedido em 14 de Março.
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Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C24
CONTROLO DE MATERIAIS EM CONTACTO COM O PRODUTO
NO ÂMBITO DOS REQUISITOS DA NORMA ISO 22000 –
SISTEMA DE GESTÃO DE SEGURANÇA ALIMENTAR
Ricardo Carvalho 1,2, Joana Moreira 2, José Rodrigues 1
1
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Unicer S.A.
Este projeto tem como objetivo proceder a identificação dos materiais que entram em contacto
(direto e indireto) com os produtos produzidos na Unicer S.A. (concretamente na unidade
industrial de Leça do Balio, Pedras Salgadas, Quinta do Minho e na unidade de prestação de
serviços da Assistência Técnica) segundo a norma ISO 22000 (Sistemas de gestão da segurança
alimentar - NP EN ISO 22000:2005), e por consequência em concordância com a legislação
europeia em vigor (1935/2004/CE – Materiais e objetos destinados a entrar em contacto com os
alimentos) [1]. Para se fazer essa avaliação elaborou-se uma árvore de decisão, que viria a ser
aplicada numa matriz de risco que continha todos os materiais identificados nos centros de
produção (e prestadora de serviços) em cima mencionados.
Numa primeira fase a identificação de materiais foi realizada na unidade de prestação de
serviços da Assistência Técnica e nos centros de produção de menor dimensão: Pedras Salgadas
e Quinta do Minho. Procedeu-se a um levantamento exaustivo de todos os materiais e foi feita a
avaliação do seu risco. Nessa avaliação exclui-se os materiais de aço inoxidável e analisou-se os
restantes materiais que pudessem sofrer algum tipo de degradação e/ou migração (por exemplo
materiais cerâmicos [2]) para o produto. Após essa avaliação, fez-se a validação dos mesmos,
tendo-se, para isso, contactado os respetivos fornecedores para solicitar o envio da declaração
de conformidade alimentar com os requisitos previstos na legislação. Neste momento, devido a
dificuldades dos fornecedores em obter essas declarações nos seus fornecedores, tem-se
aplicado a matriz de risco acima mencionada (construída posteriormente a esta fase do projeto)
para podermos avaliar quais os materiais que poderão apresentar maior risco para a qualidade do
produto, e termos como principal foco esses mesmos materiais.
Numa segunda fase do projeto passou-se à avaliação do centro de produção de maior dimensão
da Unicer S.A. (Leça do Balio). Começou-se por fazer o levantamento de materiais pela área de
produção de utilidades (ar comprimido, CO2, vapor, água de processo e de diluição). Fez-se o
levantamento com o auxílio da árvore de decisão dos materiais que pudessem representar maior
perigo para o produto, e aplicou-se a matriz, passando de seguida à avaliação e validação dos
materiais (solicitando aos fornecedores as declarações de conformidade alimentar). Este
levantamento contempla o fluxo desde os coletores da ETA até à entrada do Fabrico, por ser a
área que se determinou como sendo de maior risco. Presentemente estamos a analisar os
restantes materiais existentes no seguimento do fluxo de produção (passagem do Fabrico para a
Adega e da Adega para o Enchimento, e a área de Enchimento).
O objetivo é validar e assegurar (em termos de segurança alimentar) todos os materiais que
coloquem em causa a qualidade do produto, sendo, um dos objetivos elaborar uma compilação
de dados sobre os vários tipos de materiais existentes na indústria (mais propriamente na Unicer
S.A.), e proceder a uma avaliação e descrição dos possíveis riscos inerentes aos mesmos.
Referências:
[1] NP EN ISO 22000:2005; Sistemas de gestão da segurança alimentar – Requisitos para
qualquer organização que opere na cadeia alimentar, 2005.
[2] Demont, M., Boutakhrit, K., Fekete, V., Bolle, F., Van Loco, J. Food and Chemical
Toxicology, 50, 734–743 (2012).
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
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C25
APOIO NAS ATIVIDADES LABORATORIAIS DE CONTROLO DA
QUALIDADE DA UNIDADE INDUSTRIAL DE SOUSA
Mariana Rocha1,2, Juliana Marques2, Alexandre Magalhães1
1
Departmento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
2
Amorim & Irmãos – Unidade Industrial de Sousa
O estágio está a ser realizado na empresa Amorim & Irmãos - Unidade Industrial de Sousa, no
laboratório de controlo da qualidade. Esta unidade industrial é responsável por fabricar rolhas
técnicas, mais especificamente rolhas Neutrocork. As rolhas Neutrocork são produzidas de
forma industrial por um processo denominado de moldação por aglutinação de granulado de
cortiça RN (calibre de 1-2mm) com resina de poliuretano e óleo parafínico.
O laboratório é responsável por avaliar os parâmetros físico-mecânicos e químicos das matériasprimas utilizadas (granulados de cortiça) e das rolhas produzidas. Os principais ensaios
realizados são: dimensões, massa, humidade, massa volúmica, granulometria, força de
compressão/relaxação, taxa de recuperação, torção, absorção, vedação ao gás/líquido, teor de
oxidantes, análise sensorial e 2,4,6-tricloroanisol (TCA).
O TCA é um composto orgânico volátil, do grupo dos haloanisóis, que se encontra presente na
cortiça e é responsável pela contaminação dos vinhos com aromas desagradáveis normalmente
designados por “gosto a rolha” [1].
Figura 1 – Formação química do TCA [2].
Sendo o TCA uma das principais ameaças na utilização de rolhas de cortiça, a Unidade
Industrial tem como objetivo permanente diminuir os níveis deste composto para níveis não
quantificáveis (inferior a 0,5 ng/L). Para atingir esse objectivo está implementado o sistema
ROSA (Rate of Optimal Steam Application), que consiste num sistema de tratamento térmico
com injeção de vapor de água, responsável por uma redução de TCA da ordem dos 80 a 90%
[3]. Paralelamente à redução de TCA, este processo industrial não pode alterar drasticamente as
condições físico-mecânicas do granulado RN. Para isso está em curso o desenvolvimento de um
estudo onde se correlaciona as diversas variáveis do processo, desde a entrada das matériasprimas até à obtenção das rolhas, com o objetivo de melhorar a performance do produto.
Para além disso têm sido acompanhados os novos projetos atualmente em curso na Unidade
Industrial, nomeadamente, testes no equipamento protótipo FBT (Fluidized Bed Technology)
instalado com o objetivo de eliminar os níveis de TCA do granulado RCT (calibre de 3-7mm).
Referências:
[1] Coque, Juan, et al, Contaminação do Vinho por Haloanisóis: Desenvolvimento de estratégias
biotecnológicas para prevenir a contaminação de rolhas de cortiça por cloroanisóis, APCOR,
Santa Maria de Lamas, 2006.
[2] http://slideplayer.com.br/slide/1877936/ consultado a 19 Março de 2015
[3] Sefton, M. A., Simpson, R. F., Compounds causing cork taint and the factors affecting their
transfer from natural cork closures to wine, Australian Journal of Grape and Wine Research,
11, 226-240, 2005
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C26
REDUÇÃO CATALÍTICA DE ÉSTERES α,β,γ,δ INSATURADOS
COM HIDRETOS DE COBRE
Sílvia Vinhas 1,2, Antonio Mouriño2, Enrique Borges1
1
2
Departmento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, Universidade de Santiago de
Compostela
Existem vários métodos para a obtenção de olefinas a partir de cetonas e/ou aldeídos. De entre
eles, distinguem-se as reações de Wittig, Horner-Wadsworth-Emmons e a olefinação de StillGennari.
A reação de Wittig, diz respeito à reação entre carbonilos e iletos de fósforo. No entanto, esta
reação mostra-se menos eficaz, quando o substrato carbonílico se trata de cetonas.[1]
A reação de Horner-Wadsworth-Emmons, ocorre entre carbonilos e carbaniões de fosfonatos
estabilizados, que torna possível a reação quer o substrato carbonílico se trate de uma cetona ou
aldeído. No entanto, esta reação é normalmente de estereosselectividade E.[2]
A modificação de Still Gennari, comporta a reação entre carbonilos com bis(trifluoroalquil)fosfono-ésteres na presença de bases fortes, que dá origem a olefinas Z. No entanto, apenas se
mostra eficiente quando o substrato carbonílico se trata de um aldeído.[3]
Nesta tese de mestrado é proposta a obtenção de olefinas Z, partindo de cetonas (nove substratos
diferentes utilizados), estudando o comportamento de ésteres α,β,γ,δ-insaturados quando
reduzidos com hidretos de cobre mediado por carbenos.
1. Esquema sintético geral utilizado para a obtenção de olefinas com isomeria Z.
O esquema sintético comporta três passos principais, nomeadamente a formação do enoltriflato, um acoplamento de Suzuki e por fim a redução com hidretos de cobre.
Neste momento, os passos um e dois encontram-se concluídos para todos os substratos,
faltando, deste modo, a ultima reação de redução.
Referências:
[1] Bruce E. Maryanoff, Allen B. Reitz, Martin S. Mutter, Ruth R. Inners, Harold R. Almond,
Jr., Robert R. Whittle, and R. A Olofson., “Stereochemistry and Mechanism of the Wittig
Reaction. Diastereomeric Reaction Intermediates and Analysis of the Reaction Course”, J. Am.
Chem. SOC. 1986, 108, 7664-7678.
[2] Shigeki SANO, Tomoka TAKEHISA, Shiho OGAWA, Kenji YOKOYAMA, and
Yoshimitsu NAGAO, “Stereoselective Synthesis of Tetrasubstituted (Z)-Alkenes from Aryl
Alkyl Ketones Utilizing the Horner–Wadsworth–Emmons Reaction”, Chem. Pharm. Bull. 50(9)
1300—1302 (2002).
[3] Xavier Francia Sebastien L. X. Martina, John E. McGrady, Michael R. Webb, Craig Donal
and Richard J. K. Taylora, “A comparison of the Still–Gennari and Ando HWE-methodologies
with α,β-unsaturated aldehydes; unexpected results with stannyl substituted systems”,
Tetrahedron Letters 44 (2003) 7735–7740Pergamon.
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015
C27
FOTOLUMINESCÊNCIA DE PONTOS QUÂNTICOS COLOIDAIS
BASEADOS EM CARBONO
Tânia Ribeiro, Joaquim C.G.E. da Silva
Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto
Pontos quânticos baseados em carbono (CQDs) são capazes de emitir luz em várias frequências
através de processos de fotoluminescência (PL). As propriedades óticas destes materiais
dependem principalmente do seu tamanho nanométrico e da forma, que provoca um efeito de
confinamento quântico em todas as direcções (estruturas 0D). Algumas variações (desvios,
alargamentos, etc) dos espectros de emissão e absorção dos CQDs são usualmente relatadas,
sobretudo em amostras coloidais sintetizadas por métodos químicos [1], devido à distribuição de
tamanhos e morfologia não uniforme, entre outras particularidades. No entanto, existe uma
grande discussão em torno dos mecanismos por detrás da PL dos CQDs, e de processos óticos
que experimentalmente constam ser observados (e.g. “upconversion”).
Este trabalho propõe explorar as propriedades óticas dos CQDs, os processos ópticos existentes
e os modelos propostos na literatura, comparando-os ainda com pontos quânticos baseados em
semicondutores (e.g. CdTe) [2]. Esse estudo é completado com resultados experimentais da
síntese e caracterização de CQDs em solução.
Será apresentado o estudo realizado até ao momento, a síntese dos CQDs a partir de etileno
glicol e os resultados de fotoluminescência para vários comprimentos de onda de excitação.
Referências:
[1] Bacon,M., Bradley, J. S., Nann, T. Part. Part. Syst. Charact., 31, 415 (2014).
[2] Gaponenko, V. S. Optical Properties of Semiconductor Nanocrystals, Cambridge University
Press, Cambridge UK. (2005).
8º Seminário Científico do 2º Ciclo de Estudos em Química da FCUP
Departamento de Química e Bioquímica, 08 de abril de 2015